Durante el proceso de extrusión de los materiales extruidos de aleación de aluminio, especialmente los perfiles de aluminio, a menudo se produce un defecto de "picaduras" en la superficie. Las manifestaciones específicas incluyen tumores muy pequeños con densidades variables, colas y una sensación de mano obvia, con una sensación puntiaguda. Después de la oxidación o el tratamiento de la superficie electroforética, a menudo aparecen como gránulos negros que se adhieren a la superficie del producto.
En la producción de extrusión de perfiles de sección grande, es más probable que este defecto ocurra debido a la influencia de la estructura del lingote, la temperatura de extrusión, la velocidad de extrusión, la complejidad del moho, etc. La mayoría de las partículas finas de defectos picados se pueden eliminar durante el Proceso de pretratamiento de la superficie de perfil, especialmente el proceso de grabado de álcali, mientras que un pequeño número de partículas de gran tamaño y firmemente adheridas permanece en la superficie del perfil, lo que afecta la calidad de apariencia del producto final.
En los productos ordinarios de perfil de puerta y ventana de construcción, los clientes generalmente aceptan defectos menores en los picados, pero para los perfiles industriales que requieren igual énfasis en las propiedades mecánicas y el rendimiento decorativo o más énfasis en el rendimiento decorativo, los clientes generalmente no aceptan este defecto, especialmente defectos en los piezas que son inconsistente con el diferente color de fondo.
Para analizar el mecanismo de formación de las partículas rugosas, se analizaron la morfología y la composición de las ubicaciones de defectos bajo diferentes composiciones de aleación y procesos de extrusión, y se compararon las diferencias entre los defectos y la matriz. Se presentó una solución razonable para resolver efectivamente las partículas rugosas, y se realizó una prueba de prueba.
Para resolver los defectos de las picaduras de los perfiles, es necesario comprender el mecanismo de formación de los defectos de las picaduras. Durante el proceso de extrusión, el aluminio que se adhiere al cinturón de trabajo del troquel es la principal causa de defectos de picadura en la superficie de los materiales de aluminio extruido. Esto se debe a que el proceso de extrusión de aluminio se lleva a cabo a una temperatura alta de aproximadamente 450 ° C. Si se agregan los efectos del calor de deformación y el calor de fricción, la temperatura del metal será más alta cuando fluya fuera del agujero de troquel. Cuando el producto fluye fuera del agujero, debido a la alta temperatura, hay un fenómeno de aluminio que se adhiere entre el metal y el cinturón de trabajo del molde.
La forma de esta unión es a menudo: un proceso repetido de unión (desgarro - unión - desgarrando nuevamente, y el producto fluye hacia adelante, lo que resulta en muchos pozos pequeños en la superficie del producto.
Este fenómeno de unión está relacionado con factores como la calidad del lingote, la condición de la superficie del cinturón de trabajo del moho, la temperatura de extrusión, la velocidad de extrusión, el grado de deformación y la resistencia de la deformación del metal.
1 Materiales y métodos de prueba
A través de la investigación preliminar, aprendimos que factores como la pureza metalúrgica, el estado del moho, el proceso de extrusión, los ingredientes y las condiciones de producción pueden afectar las partículas rugosas de la superficie. En la prueba, se usaron dos varillas de aleación, 6005A y 6060, para extruir la misma sección. La morfología y la composición de las posiciones de partículas rugosas se analizaron a través del espectrómetro de lectura directa y los métodos de detección de SEM, y se compararon con la matriz normal circundante.
Para distinguir claramente la morfología de los dos defectos de los picados y las partículas, se definen de la siguiente manera:
(1) Los defectos picados o defectos de tracción es un tipo de defecto puntual que es un defecto de rasguño de un renacuajol irregular o en forma de punto que aparece en la superficie del perfil. El defecto comienza desde la franja de rasguño y termina con el defecto cayendo, acumulándose en frijoles de metal al final de la línea de rascar. El tamaño del defecto picante es generalmente de 1-5 mm, y se vuelve negro oscuro después del tratamiento con oxidación, lo que finalmente afecta la apariencia del perfil, como se muestra en el círculo rojo en la Figura 1.
(2) Las partículas de superficie también se llaman frijoles metálicos o partículas de adsorción. La superficie del perfil de aleación de aluminio está unida con partículas esféricas de metal duro gris-negro y tiene una estructura suelta. Hay dos tipos de perfiles de aleación de aluminio: los que pueden ser eliminados y los que no pueden ser eliminados. El tamaño generalmente es inferior a 0,5 mm, y se siente áspero al tacto. No hay rasguños en la sección delantera. Después de la oxidación, no es muy diferente de la matriz, como se muestra en el círculo amarillo en la Figura 1.
2 resultados y análisis de pruebas
2.1 Defectos de extracción de superficie
La Figura 2 muestra la morfología microestructural del defecto de tracción en la superficie de la aleación 6005A. Hay rasguños en forma de paso en la parte delantera del tirón, y terminan con nódulos apilados. Después de que aparecen los nódulos, la superficie vuelve a la normalidad. La ubicación del defecto de rugosidad no es suave al tacto, tiene una sensación espinosa afilada y se adhiere o se acumula en la superficie del perfil. A través de la prueba de extrusión, se observó que la morfología de tracción de los perfiles extruidos de 6005a y 6060 es similar, y el extremo de la cola del producto es más que el extremo de la cabeza; La diferencia es que el tamaño de extracción general de 6005A es más pequeño y la profundidad de rasguño se debilita. Esto puede estar relacionado con los cambios en la composición de la aleación, el estado de la barra fundida y las condiciones del moho. Observado por debajo de 100 veces, hay obvias marcas de rascar en el extremo frontal del área de extracción, que se alarga a lo largo de la dirección de extrusión, y la forma de las partículas finales del nódulo es irregular. A 500x, el extremo frontal de la superficie de extracción tiene rasguños en forma de paso a lo largo de la dirección de extrusión (el tamaño de este defecto es de aproximadamente 120 μm), y hay marcas de apilamiento obvias en las partículas nodulares en el extremo de la cola.
Para analizar las causas de la tracción, se usaron el espectrómetro de lectura directa y EDX para realizar el análisis de componentes en las ubicaciones de defectos y la matriz de los tres componentes de aleación. La Tabla 1 muestra los resultados de la prueba del perfil 6005A. Los resultados de EDX muestran que la composición de la posición de apilamiento de las partículas de tracción es básicamente similar a la de la matriz. Además, algunas partículas de impureza fina se acumulan en y alrededor del defecto de tracción, y las partículas de impureza contienen C, O (o CL), o Fe, Si y S.
El análisis de los defectos de rugos de 6005a perfiles extruidos oxidados finos muestra que las partículas de tracción son de tamaño grande (1-5 mm), la superficie está en su mayoría apilada y hay rasguños en forma de paso en la sección frontal; La composición está cerca de la matriz de AL, y habrá fases heterogéneas que contienen Fe, Si, C y O distribuidas a su alrededor. Muestra que el mecanismo de formación de tracción de las tres aleaciones es el mismo.
Durante el proceso de extrusión, la fricción del flujo de metal hará que la temperatura del cinturón de trabajo del moho aumente, formando una "capa de aluminio pegajosa" a la vanguardia de la entrada del cinturón de trabajo. Al mismo tiempo, el exceso de SI y otros elementos como MN y CR en la aleación de aluminio son fáciles de formar soluciones sólidas de reemplazo con Fe, lo que promoverá la formación de una "capa de aluminio pegajosa" en la entrada de la zona de trabajo del moho.
A medida que el metal fluye hacia adelante y se frota contra el cinturón de trabajo, se produce un fenómeno recíproco de unión continua de enlace de enlace en una determinada posición, lo que hace que el metal se superponga continuamente en esta posición. Cuando las partículas aumentan a un cierto tamaño, el producto fluido se alejará y formará marcas de rascar en la superficie del metal. Permanecerá en la superficie del metal y formará partículas que tiran al final del rasguño. Por lo tanto, se puede considerar que la formación de partículas rugosas está relacionada principalmente con el aluminio que se adhiere al cinturón de trabajo del moho. Las fases heterogéneas distribuidas a su alrededor pueden originarse a partir de aceite lubricante, óxidos o partículas de polvo, así como impurezas traídas por la superficie rugosa de la lingote.
Sin embargo, el número de tirones en los resultados de la prueba 6005A es menor y el grado es más ligero. Por un lado, se debe a la bisuga a la salida del cinturón de trabajo del moho y al pulido cuidadoso del cinturón de trabajo para reducir el grosor de la capa de aluminio; Por otro lado, está relacionado con el exceso de contenido de SI.
Según los resultados de la composición espectral de lectura directa, se puede ver que además de SI combinado con MG MG2SI, el SI restante aparece en forma de una sustancia simple.
2.2 Pequeñas partículas en la superficie
Bajo inspección visual de baja magnificación, las partículas son pequeñas (≤0.5 mm), no suaves al tacto, tienen una sensación aguda y se adhieren a la superficie del perfil. Observadas bajo 100 veces, las pequeñas partículas en la superficie se distribuyen aleatoriamente, y hay partículas de tamaño pequeño unido a la superficie, independientemente de si hay rasguños o no;
A 500x, no importa si hay rasguños obvios en forma de paso en la superficie a lo largo de la dirección de extrusión, todavía se unen muchas partículas y los tamaños de partícula varían. El tamaño de partícula más grande es de aproximadamente 15 μm, y las partículas pequeñas son de aproximadamente 5 μm.
A través del análisis de composición de las partículas de la superficie de aleación 6060 y la matriz intacta, las partículas están compuestas principalmente de elementos O, C, Si y Fe, y el contenido de aluminio es muy bajo. Casi todas las partículas contienen elementos O y C. La composición de cada partícula es ligeramente diferente. Entre ellas, las partículas A son cercanas a 10 μm, que es significativamente más alta que la matriz Si, Mg y O; En las partículas C, SI, O y CL son obviamente más altas; Las partículas D y F contienen alta Si, O y Na; Las partículas e contienen Si, Fe y O; Las partículas H son compuestos que contienen Fe. Los resultados de 6060 partículas son similares a esto, pero debido a que el contenido de Si y Fe en 6060 en sí mismo es bajo, los contenidos de Si y Fe correspondientes en las partículas de la superficie también son bajos; El contenido de C en 6060 partículas es relativamente bajo.
Las partículas de la superficie pueden no ser pequeñas partículas, pero también pueden existir en forma de agregaciones de muchas partículas pequeñas con diferentes formas, y los porcentajes de masa de diferentes elementos en diferentes partículas varían. Se cree que las partículas están compuestas principalmente de dos tipos. Uno es precipitados como Alfesi y Elemental Si, que se originan a partir de fases de alta impureza del punto de fusión, como Feal3 o Alfesi (Mn) en las fases de lingote, o precipitan las fases durante el proceso de extrusión. El otro es una materia extranjera adherente.
2.3 Efecto de la rugosidad de la superficie de la lingote
Durante la prueba, se descubrió que la superficie trasera del torno de la barra de fundición 6005A era áspera y manchada de polvo. Hubo dos varillas de fundición con las marcas de herramientas de giro más profundas en ubicaciones locales, que correspondieron a un aumento significativo en el número de tirones después de la extrusión, y el tamaño de un solo tirón fue mayor, como se muestra en la Figura 7.
La barra de fundición 6005A no tiene torno, por lo que la rugosidad de la superficie es baja y el número de tirones se reduce. Además, dado que no hay exceso de fluido de corte unido a las marcas de torno de la varilla fundida, el contenido de C en las partículas correspondientes se reduce. Se demuestra que las marcas de giro en la superficie de la barra fundida agravarán la tracción y la formación de partículas hasta cierto punto.
3 discusión
(1) Los componentes de los defectos de extracción son básicamente los mismos que los de la matriz. Son las partículas extrañas, la piel vieja en la superficie del lingote y otras impurezas acumuladas en la pared del barril de extrusión o el área muerta del molde durante el proceso de extrusión, que se llevan a la superficie del metal o la capa de aluminio del molde que funciona cinturón. A medida que el producto fluye hacia adelante, los rasguños de la superficie son causados, y cuando el producto se acumula a cierto tamaño, el producto lo saca para formar tracción. Después de la oxidación, el tirón estaba corroído y, debido a su gran tamaño, había defectos similares a un pozo allí.
(2) Las partículas de superficie a veces aparecen como pequeñas partículas, y a veces existen en forma agregada. Su composición es obviamente diferente de la de la matriz, y principalmente contiene elementos O, C, Fe y Si. Algunas de las partículas están dominadas por elementos O y C, y algunas partículas están dominadas por O, C, Fe y Si. Por lo tanto, se infiere que las partículas de la superficie provienen de dos fuentes: uno es precipitados como Alfesi y Si Elemental, y las impurezas como O y C se adhieren a la superficie; El otro es una materia extranjera adherente. Las partículas están corroídas después de la oxidación. Debido a su pequeño tamaño, no tienen o poco impacto en la superficie.
(3) Las partículas ricas en elementos C y O provienen principalmente del aceite lubricante, el polvo, el suelo, el aire, etc. se adhirieron a la superficie de la lingote. Los componentes principales del aceite lubricante son C, O, H, S, etc., y el componente principal del polvo y el suelo es SiO2. El contenido de O de las partículas de superficie es generalmente alto. Debido a que las partículas están en un estado de alta temperatura inmediatamente después de abandonar el cinturón de trabajo, y debido a la gran superficie específica de las partículas, se adsoran fácilmente los átomos en el aire y causan oxidación después del contacto con el aire, lo que resulta en una O más alta O contenido que la matriz.
(4) Fe, Si, etc. provienen principalmente de los óxidos, la escala antigua y las fases de impurezas en el lingote (punto de fusión alto o segunda fase que no se elimina completamente por la homogeneización). El elemento Fe se origina en Fe en lingotes de aluminio, formando altas fases de impurezas de punto de fusión como Feal3 o Alfesi (Mn), que no se pueden disolver en solución sólida durante el proceso de homogeneización, o no se convierten completamente; SI existe en la matriz de aluminio en forma de MG2SI o una solución sólida sobresaturada de Si durante el proceso de fundición. Durante el proceso de extrusión en caliente de la varilla fundida, el exceso de Si puede precipitar. La solubilidad de SI en aluminio es 0.48% a 450 ° C y 0.8% (% en peso) a 500 ° C. El exceso de contenido de SI en 6005 es de aproximadamente 0.41%, y el SI precipitado puede ser la agregación y la precipitación causadas por fluctuaciones de concentración.
(5) El aluminio que se adhiere al cinturón de trabajo del molde es la principal causa de tirar. El dado de extrusión es un entorno de alta temperatura y alta presión. La fricción del flujo de metal aumentará la temperatura del cinturón de trabajo del molde, formando una "capa de aluminio pegajosa" a la vanguardia de la entrada del cinturón de trabajo.
Al mismo tiempo, el exceso de SI y otros elementos como MN y CR en la aleación de aluminio son fáciles de formar soluciones sólidas de reemplazo con Fe, lo que promoverá la formación de una "capa de aluminio pegajosa" en la entrada de la zona de trabajo del moho. El metal que fluye a través de la "capa de aluminio pegajosa" pertenece a la fricción interna (cizallamiento deslizante dentro del metal). El metal se deforma y se endurece debido a la fricción interna, que promueve el metal subyacente y el molde para que se unan. Al mismo tiempo, el cinturón de trabajo del moho se deforma en forma de trompeta debido a la presión, y el aluminio pegajoso formado por la parte de borde de corte del cinturón de trabajo que contacta el perfil es similar al borde de corte de una herramienta de giro.
La formación de aluminio pegajoso es un proceso dinámico de crecimiento y desprendimiento. El perfil saca constantemente las partículas. Si fluye directamente fuera del cinturón de trabajo y se adsorbe instantáneamente en la superficie del perfil, las pequeñas partículas que se adhieren térmicamente a la superficie se denominan "partículas de adsorción". Si la aleación de aluminio extruido se romperá por las partículas, algunas partículas se adhirieron a la superficie del cinturón de trabajo al pasar a través del cinturón de trabajo, causando rasguños en la superficie del perfil. El extremo de la cola es la matriz de aluminio apilada. Cuando hay mucho aluminio atascado en el medio del cinturón de trabajo (el enlace es fuerte), agravará los rasguños de la superficie.
(6) La velocidad de extrusión tiene una gran influencia en el tirón. La influencia de la velocidad de extrusión. En lo que respecta a la aleación 6005 rastreada, la velocidad de extrusión aumenta dentro del rango de prueba, la temperatura de salida aumenta y el número de partículas de extracción de superficie aumenta y se vuelve más pesada a medida que aumentan las líneas mecánicas. La velocidad de extrusión debe mantenerse lo más estable posible para evitar cambios repentinos en la velocidad. La velocidad de extrusión excesiva y la alta temperatura de salida conducirán a una mayor fricción y un tirón grave de partículas. El mecanismo específico del impacto de la velocidad de extrusión en el fenómeno de tracción requiere un seguimiento y verificación posterior.
(7) La calidad de la superficie de la varilla fundida también es un factor importante que afecta las partículas de tracción. La superficie de la varilla fundida es áspera, con rebabas aserradas, manchas de aceite, polvo, corrosión, etc., todo lo cual aumenta la tendencia de tirar de partículas.
4 conclusión
(1) la composición de los defectos de tracción es consistente con la de la matriz; La composición de la posición de la partícula es obviamente diferente de la de la matriz, que contiene principalmente elementos O, C, Fe y Si.
(2) Tirar de los defectos de las partículas son causados principalmente por aluminio que se adhiere al cinturón de trabajo del moho. Cualquier factor que promueva el aluminio que se adhiere al cinturón de trabajo del moho causará defectos de extracción. Con la premisa de garantizar la calidad de la barra de fundición, la generación de partículas de tracción no tiene un impacto directo en la composición de la aleación.
(3) El tratamiento adecuado de fuego uniforme es beneficioso para la reducción de la extracción de la superficie.
Tiempo de publicación: septiembre-10-2024
